Question

【題目】氯氣與堿溶液反應(yīng)，在低溫和稀堿溶液中主要產(chǎn)物是ClO-和Cl-，在75℃以上和濃堿溶液中主要產(chǎn)物是ClO3-和Cl-，研究小組用如圖實(shí)驗(yàn)裝置制取氯酸鉀(KClO3)，并測定其純度。

a為濃鹽酸 b為MnO2 c為飽和食鹽水 d為30%KOH溶液 e為NaOH溶液

回答下列問題：

(1)檢查裝置氣密性后，添加藥品，待裝置Ⅲ水溫升至開始反應(yīng)。

①寫出裝置Ⅰ中反應(yīng)的化學(xué)方程式為______。

②若取消裝置Ⅱ，對(duì)本實(shí)驗(yàn)的影響是______。

③實(shí)驗(yàn)結(jié)束，拆解裝置Ⅰ前為了防止大量氯氣逸出，可采取的措施是______。

④從裝置Ⅲ的試管中分離得到KClO3粗產(chǎn)品，其中混有的雜質(zhì)是KClO和______。

(2)已知堿性條件下，ClO-有強(qiáng)氧化性，而ClO3-氧化性很弱。設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明：堿性條件下，H2O2能被ClO-氧化，而不能被ClO3-氧化。______。

(3)為測定產(chǎn)品KClO3的純度，進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)：

步驟1：取2.45 g樣品溶于水配成250 mL溶液。

步驟2：取25.00 mL溶液于錐形瓶中，調(diào)至pH=10，滴加足量H2O2溶液充分振蕩，然后煮沸溶液1~2分鐘，冷卻。

步驟3：加入過量KI溶液，再逐滴加入足量稀硫酸。(ClO3-+6I-+6H+=Cl-+3I2+3H2O)

步驟4：加入指示劑，用0.5000 mol/LNa2S2O3標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至終點(diǎn)，消耗標(biāo)準(zhǔn)溶液20.00 mL(2S2O32-+I2=S4O62-+2I-)

步驟2的目的是______。寫出煮沸時(shí)反應(yīng)的化學(xué)方程式______。

樣品中KClO3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為______。(KClO3相對(duì)分子質(zhì)量：122.5)

Answer 1

【答案】MnO2+4HCl(濃)MnCl2+Cl2↑+2H2O 雜質(zhì)HCl消耗KOH，使KClO3產(chǎn)率降低 將裝置Ⅳ中的溶液從分液漏斗注入圓底燒瓶中 KCl 分別取少量NaClO和NaClO3溶液于試管A、B中，均滴加少量NaOH溶液，再分別滴加H2O2溶液，A中有氣泡產(chǎn)生并能使帶火星的木條復(fù)燃，B中無明顯現(xiàn)象 除去ClO- 2H2O22H2O+O2↑ 83.3%

【解析】

氯氣與堿溶液反應(yīng)，在低溫和稀堿溶液中主要產(chǎn)物是ClO-和Cl-，在75℃以上和濃堿溶液中主要產(chǎn)物是ClO3-和Cl-，由實(shí)驗(yàn)裝置可知，利用裝置Ⅰ制備氯氣，通過裝置Ⅱ中的飽和Ⅱ水除去氯氣中雜質(zhì)氣體HCl，氯氣通入裝置Ⅲ的d裝置中的氫氧化鉀溶液控制溫度75℃以上發(fā)生反應(yīng)生成氯酸鉀，剩余氯氣通過裝置Ⅳ中的氫氧化鈉溶液吸收過量氯氣，避免污染空氣。

(1)①Ⅰ中是二氧化錳和濃鹽酸加熱反應(yīng)生成氯氣的發(fā)生裝置，反應(yīng)的化學(xué)方程式為MnO2+4HCl(濃)MnCl2+Cl2↑+2H2O；

②裝置Ⅱ是飽和食鹽水用來除去氯氣中的氯化氫氣體，避免影響生成氯酸鉀的產(chǎn)量，若取消裝置Ⅱ，對(duì)本實(shí)驗(yàn)的影響是雜質(zhì)HCl氣體消耗氫氧化鉀，使KClO3產(chǎn)率降低；

③拆解裝置Ⅰ前為了防止大量氯氣逸出，可以利用裝置Ⅳ中的氫氧化鈉溶液從分液漏斗加入吸收剩余的氯氣，Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O，將裝置Ⅳ中的溶液從分液漏斗中注入圓底燒瓶中吸收剩余氯氣；

④在75℃以上氯氣和濃堿溶液中主要產(chǎn)物是ClO3-和Cl-，所以混有雜質(zhì)為KCl；

(2)已知堿性條件下，ClO-有強(qiáng)氧化性，而ClO3-氧化性很弱，堿性條件下，H2O2能被ClO-氧化，而不能被ClO3-氧化，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案為分別取少量NaClO和NaClO3溶液于試管A、B中，均滴加少量NaOH溶液，再分別滴加H2O2溶液，A中有氣泡產(chǎn)生并能使帶火星的木條復(fù)燃，B中無明顯現(xiàn)象(或者：分別取少量NaClO和NaClO3溶液于試管A、B中，均滴加少量NaOH溶液，再分別滴加H2O2溶液充分振蕩，然后煮沸溶液1～2分鐘，冷卻。分別加入足量稀硝酸酸化，滴加AgNO3溶液，A中產(chǎn)生白色沉淀，B中無明顯現(xiàn)象)；

(3)①測定產(chǎn)品KClO3的純度，樣品中含次氯酸鉀，加入過氧化氫會(huì)和次氯酸根離子發(fā)生反應(yīng)，步驟2的目的是除去ClO-，煮沸過程中過氧化氫分解生成水和氧氣，反應(yīng)的化學(xué)方程式為2H2O22H2O+O2↑；

②ClO3-+6I-+6H+=Cl-+3I2+3H2O，2S2O32-+I2=S4O62-+2I-，則有ClO3-～3I2～6S2O32-，可見取25 mL溶液滴定至終點(diǎn)時(shí)消耗ClO3-的物質(zhì)的量為n== mol，250 mL溶液中所含KClO3的物質(zhì)的量為n’=，2.45 g樣品中KClO3的含量為

=83.3%。